RU2665514C2 - Paper with increased strength and improved fat resistance - Google Patents
Paper with increased strength and improved fat resistance Download PDFInfo
- Publication number
- RU2665514C2 RU2665514C2 RU2016151196A RU2016151196A RU2665514C2 RU 2665514 C2 RU2665514 C2 RU 2665514C2 RU 2016151196 A RU2016151196 A RU 2016151196A RU 2016151196 A RU2016151196 A RU 2016151196A RU 2665514 C2 RU2665514 C2 RU 2665514C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- paper
- starch
- biopolymer
- coating
- amount
- Prior art date
Links
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims abstract description 67
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims abstract description 67
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims abstract description 67
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 claims abstract description 48
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 11
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N Trifluoroacetic acid Chemical class OC(=O)C(F)(F)F DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 4
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 146
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 42
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 41
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 39
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 36
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 34
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 24
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 14
- 239000010893 paper waste Substances 0.000 description 14
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 13
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 7
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 6
- 239000011084 greaseproof paper Substances 0.000 description 6
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 6
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical class FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 4
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 230000036541 health Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 206010007269 Carcinogenicity Diseases 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000007670 carcinogenicity Effects 0.000 description 1
- 231100000260 carcinogenicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- -1 fluorocarbon compound Chemical class 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012770 industrial material Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000001254 oxidized starch Substances 0.000 description 1
- 235000013808 oxidized starch Nutrition 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- SNGREZUHAYWORS-UHFFFAOYSA-N perfluorooctanoic acid Chemical compound OC(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F SNGREZUHAYWORS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L sulfite Chemical compound [O-]S([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000002522 swelling effect Effects 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000003981 vehicle Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
- D21H17/20—Macromolecular organic compounds
- D21H17/21—Macromolecular organic compounds of natural origin; Derivatives thereof
- D21H17/24—Polysaccharides
- D21H17/28—Starch
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H19/00—Coated paper; Coating material
- D21H19/36—Coatings with pigments
- D21H19/44—Coatings with pigments characterised by the other ingredients, e.g. the binder or dispersing agent
- D21H19/54—Starch
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
- D21H21/14—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
- D21H21/18—Reinforcing agents
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
- D21H21/50—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by form
- D21H21/52—Additives of definite length or shape
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02W90/10—Bio-packaging, e.g. packing containers made from renewable resources or bio-plastics
Landscapes
- Paper (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к целлюлозно-бумажной композиции, направленной на решение задачи повышения прочности бумаги и улучшения ее жиронепроницаемости.The invention relates to a pulp and paper composition, aimed at solving the problem of increasing the strength of the paper and improve its grease tightness.
Уровень техникиState of the art
При применении бумаги в качестве упаковочного материала, важным моментом является достаточность прочности указанной бумаги. В настоящее время, одним из способов достижения повышенной прочности бумаги является усиление в ней межволоконных связей за счет создания структуры бумаги, предусматривающей введение в бумагу полимерных веществ. В группу данных веществ также входит и крахмал; в обычном случае используют катионный крахмал, преимущество которого заключается в его природном происхождении, а применение считается безвредным для окружающей среды, принимая во внимание, что использование указанного крахмала в составе структуры бумаги и на ее поверхности обеспечивает сохранение легкости биологического разложения модифицированной таким образом бумаги; причем, в то же самое время, применение крахмала не накладывает никаких ограничений на возможность использования такой бумаги для производства упаковочных материалов, предназначенных для контакта с пищевыми продуктами. В области бумажного производства, крахмал в виде раствора может вводиться в бумажную массу непосредственно перед входом в бумагоделательную машину, может инжектироваться в виде суспензии на влажный бумажный лист, либо может наноситься методом распределения по площади поверхности готовой бумаги в виде покрытия или средств импрегнации. Добавляемое количество крахмального раствора и вариант его введения в бумажную массу для повышения прочности бумаги варьируются в зависимости от типа изготавливаемой бумаги и заданных свойств. Однако, в обычном случае выполняется принцип, что введение в бумажную массу крахмала в количестве более 1,5% обеспечивает лишь незначительное улучшение прочностных свойств в силу ограниченности удержания крахмала в бумажной массе. Следовательно, концентрация крахмала, вводимого в бумажную массу, в обычном случае не превышает 2%. Основной недостаток варианта введения крахмала посредством импрегнации состоит в том, что размеры первичных частиц крахмала находятся в интервале от 1 до 60 микрометров, а при переходе в жидкую фазу, необходимую для импрегнации, данные частицы еще больше увеличиваются в своем размере в результате эффекта набухания и в процессе импрегнации им не удается проникнуть в бумажную структуру и они остаются на поверхности бумаги. Учитывая отсутствие упрочненных межволоконных связей в объеме бумажной массы, то суммарное приращение прочности оказывается невелико.When using paper as a packaging material, an important point is the strength of the specified paper. Currently, one of the ways to achieve increased paper strength is to strengthen the inter-fiber bonds in it by creating a paper structure that incorporates polymeric substances into the paper. The group of these substances also includes starch; in the usual case, cationic starch is used, the advantage of which is its natural origin, and the application is considered environmentally friendly, taking into account that the use of the specified starch in the structure of the paper and on its surface ensures the ease of biological decomposition of the thus modified paper; moreover, at the same time, the use of starch does not impose any restrictions on the possibility of using such paper for the production of packaging materials intended for contact with food products. In the field of papermaking, starch in the form of a solution can be introduced into the paper pulp immediately before entering the paper machine, it can be injected as a suspension onto a wet paper sheet, or it can be applied by spreading the surface of the finished paper in the form of a coating or impregnation means. The added amount of starch solution and the option of introducing it into the paper pulp to increase the strength of the paper vary depending on the type of paper produced and the desired properties. However, in the usual case, the principle is fulfilled that the introduction of starch in the paper pulp in an amount of more than 1.5% provides only a slight improvement in strength properties due to the limited retention of starch in the paper pulp. Therefore, the concentration of starch introduced into the paper pulp, in the usual case, does not exceed 2%. The main disadvantage of the variant of starch introduction by impregnation is that the sizes of the primary particles of starch are in the range from 1 to 60 micrometers, and upon transition to the liquid phase necessary for impregnation, these particles increase even more in size as a result of the swelling effect and during the impregnation process, they cannot penetrate the paper structure and they remain on the surface of the paper. Given the absence of hardened interfiber links in the volume of paper pulp, the total increase in strength is small.
Производство жиростойкой бумаги строится на минимизации пор в бумажной структуре и закрывании указанных пор на бумажной поверхности в целях недопущения проникновения жира через поверхность бумаги в ее структуру. В настоящее время, применяют несколько способов получения бумаги, основанных на высокой степени помола волокон целлюлозы и/или применении на поверхности бумаги химического покрытия. Получение жиростойкой бумаги стандартного «натурального» типа без использования химических веществ для обеспечения жиростойкости строится на высокой степени помола высококачественного волокнистого материала, представляющего собой сульфатную целлюлозу. Лимитирующим фактором для бумаг, характеризующихся высокой степенью помола целлюлозного волокна, является показатель КИТ с величиной 2-4 в соответствии со шкалой жиростойкости, где величина данного показателя может находиться в интервале от 1 до 12.The production of greaseproof paper is based on minimizing pores in the paper structure and closing these pores on the paper surface in order to prevent the penetration of fat through the surface of the paper into its structure. Currently, there are several methods for producing paper based on a high degree of grinding of cellulose fibers and / or the use of a chemical coating on the surface of the paper. Obtaining grease-resistant paper of a standard “natural” type without using chemicals to ensure grease resistance is based on a high degree of grinding of high-quality fibrous material, which is sulfate cellulose. The limiting factor for papers characterized by a high degree of grinding of cellulose fiber is the KIT with a value of 2-4 in accordance with the fat resistance scale, where the value of this indicator can be in the range from 1 to 12.
Другой недостаток бумаги данного типа состоит в высоком расходе электроэнергии в процессе помола целлюлозы и в низкой степени универсальности используемого при этом исходного сырья. Лишь в процессе пергаментации имеется возможность достичь высокого уровня свойств жиростойкости для бумаги «натурального» типа. Пергаментация построена на операциях травления и клейстеризации бумажных волокон с использованием серной кислоты; этот процесс приводит к закрытию пор в бумаге и блокирует проникновение жира в бумажную структуру. Процесс пергаментации характеризуется как энергоемкий вследствие значительного расхода электрической энергии пергаментной машиной. Указанный процесс также является при этом экологически небезопасным вследствие использования в нем серной кислоты. Следующей ступенью в развитии производства жиростойкой бумаги является применение фторуглеродных соединений в составе смесей для нанесения покрытий. Благодаря своим свойствам, эти соединения обеспечивают отталкивание жира от поверхности бумаги, что достигается нанесением соответствующего покрытия на бумажную поверхность. Степень жиростойкости в интервале значений показателя КИТ от 2 до 12 регулируется содержанием фторуглеродного соединения в несущей среде покрытия; данная несущая среда покрытия представляет собой классическое производное крахмала с пленкообразующими свойствами. Фторуглеродные цепи С8 представляют опасность для человеческого здоровья по причине предполагаемой канцерогенности. Такая опасность обусловлена возможностью образования перфтороктановой кислоты. В силу данной причины, вместо чрезвычайно опасной цепи С8, начинает получать распространение использование цепи С6; однако, цепь С6 также представляет потенциальную опасность для человеческого здоровья и окружающей среды.Another disadvantage of this type of paper is the high energy consumption during the pulp milling process and the low degree of versatility of the feedstock used in this process. Only in the process of parchmentation is it possible to achieve a high level of grease resistance properties for "natural" type paper. Parchmentation is based on etching and gelatinization of paper fibers using sulfuric acid; this process closes the pores in the paper and blocks the penetration of fat into the paper structure. The parchment process is characterized as energy-intensive due to the significant consumption of electrical energy by a parchment machine. The specified process is also environmentally unsafe due to the use of sulfuric acid in it. The next step in the development of the production of greaseproof paper is the use of fluorocarbon compounds in coating mixtures. Due to their properties, these compounds provide repulsion of fat from the surface of the paper, which is achieved by applying an appropriate coating on the paper surface. The degree of fat resistance in the range of KIT from 2 to 12 is controlled by the content of fluorocarbon compounds in the coating carrier; This carrier coating medium is a classic derivative of starch with film-forming properties. C8 fluorocarbon chains pose a risk to human health due to suspected carcinogenicity. This danger is due to the possibility of the formation of perfluorooctanoic acid. For this reason, instead of the extremely dangerous C8 chain, the use of the C6 chain begins to spread; however, the C6 chain also poses a potential hazard to human health and the environment.
При производстве жиростойкой бумаги с покрытием из смеси фторуглеродного соединения и пленкообразующего крахмала для покрытия используют бумажную основу, содержащую длинноволокнистую сульфатную беленную целлюлозу в количестве 30%, длинноволокнистую сульфитную беленную целлюлозу в количестве 20%, и коротковолокнистую сульфатную беленную целлюлозу в количестве 50% и имеющую удельный вес на единицу площади (выраженную в граммах) от 15 г/м2 до 350 г/м2.In the manufacture of grease-resistant paper coated with a mixture of a fluorocarbon compound and film-forming starch, a paper base containing 30% long-fiber sulphate bleached cellulose, 20% long-fiber sulphite bleached pulp and 50% short-fiber bleached sulphate bleached pulp is used for coating weight per unit area (expressed in grams) from 15 g / m 2 to 350 g / m 2 .
Назначением создания волоконной композиции бумаги с применением длинноволокнистой сульфатной целлюлозы, длинноволокнистой сульфитной целлюлозы, и коротковолокнистой сульфатной целлюлозы является использование взаимного соединения между волокнами для создания сетки в бумажной структуре для достижения прочности бумаги и уменьшения, насколько это возможно, пористости бумаги и впитываемости в структуру бумажной подложки для покрытия, которое обеспечивает жиростойкие свойства бумаги в интервале значений показателя КИТ от 1 до 12 и на основе состава покрытия.The purpose of creating a fiber composition of paper using long-fiber sulfate pulp, long-fiber sulfite pulp, and short-fiber sulfate pulp is to use the interconnection between the fibers to create a mesh in the paper structure to achieve paper strength and reduce, as much as possible, the porosity of the paper and absorbency in the structure of the paper substrate for a coating that provides grease-resistant properties of paper in the range of values of KIT from 1 to 12 and on again the composition of the coating.
С учетом необходимости создания в бумажной структуре сетки для обеспечения прочности бумаги и уменьшения пористости бумажной подложки для покрытия и снижения впитываемости жиростойкого покрытия через бумажную основу для нанесения покрытия, любые изменения вышеуказанной композиции из находившихся в употреблении целлюлозных волокон являются очень ограниченными.Given the need to create a mesh in the paper structure to ensure paper strength and reduce the porosity of the paper substrate for coating and reduce the absorption of the grease-resistant coating through the paper coating base, any changes to the above composition from used cellulose fibers are very limited.
В силу неоднородного содержания целлюлозных волокон в макулатуре, исходя из качества указанных волокон, а также исходя из длины волокна, влияющей на способность и качество создания указанной сетки из данного волокна в бумажной структуре, макулатура обладает лишь очень ограниченной степенью пригодности для использования при получении жиростойкой бумаги. Как правило, для этой цели может быть использована лишь смесь, состоящая из сортированной макулатуры высших категорий качества, то есть бумага, в которой возможно выделить значительное количество первичных и вторичных, еще не подвергавшихся переработке, вторичных целлюлозных волокон из макулатуры. Использование же макулатуры из более низких категорий качества оказывается практически невозможным, поскольку в ней содержится значительное количество утратившего прочность целлюлозного волокна, прошедшего несколько циклов переработки с постепенным укорочении по длине в каждом из указанных циклов переработки бумаги. Недостаток этого технического решения состоит в том, что в силу своей укороченности по длине и из-за потери прочности целлюлозное волокно обладает лишь ограниченной способностью формирования сетки в бумажной структуре, что отрицательным образом сказывается на достижении прочности бумаги. Внутренняя структура бумажной подложки для покрытия, изготовленной из макулатуры, характеризуется высокой пористостью и ограничивает возможность создания гомогенного жиростойкого покрытия по всей поверхности указанной бумажной подложки для покрытия, что приводит к чрезвычайно низкому уровню жиростойкости.Due to the heterogeneous content of cellulose fibers in the waste paper, based on the quality of these fibers, as well as on the basis of the length of the fiber, which affects the ability and quality of creating the specified mesh from this fiber in the paper structure, waste paper has only a very limited degree of suitability for use in obtaining greaseproof paper . As a rule, for this purpose only a mixture consisting of sorted waste paper of the highest quality categories, that is, paper, in which it is possible to isolate a significant amount of primary and secondary, not yet processed, secondary cellulose fibers from waste paper, can be used. The use of waste paper from lower quality categories is practically impossible, since it contains a significant amount of cellulose fiber that has lost its strength and has undergone several processing cycles with a gradual shortening in length in each of these paper processing cycles. The disadvantage of this technical solution is that, due to its shortening in length and due to loss of strength, cellulose fiber has only a limited ability to form a mesh in the paper structure, which negatively affects the achievement of paper strength. The internal structure of the paper substrate for the coating made from waste paper is characterized by high porosity and limits the possibility of creating a homogeneous grease-resistant coating over the entire surface of the specified paper substrate for the coating, which leads to an extremely low level of grease resistance.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Вышеуказанные недостатки технических решений уровня техники в значительной мере устраняются посредством создания бумаги с повышенной прочностью и улучшенной жиронепроницаемостью, в соответствии с настоящим изобретением, в котором в качестве объекта изобретения раскрывается указанная бумага, содержащая в составе своей структуры биополимерный крахмал в количестве от 0,1 до 40 вес.% с размером своих первичных частиц от 1 до 750 нанометров.The aforementioned disadvantages of the technical solutions of the prior art are largely eliminated by creating paper with increased strength and improved grease impermeability, in accordance with the present invention, in which, as an object of the invention, said paper is disclosed containing in its composition biopolymer starch in an amount of from 0.1 to 40 wt.% With a size of its primary particles from 1 to 750 nanometers.
Основное преимущество данной бумаги по изобретению, имеющей повышенную прочность и улучшенную жиронепроницаемость, состоит в том, что повышенная прочность сухой бумаги достигается посредством введения в бумажную массу дисперсии наноразмерных частиц биополимерного материала на основе крахмала, а устранение либо снижение опасности для человеческого здоровья, исходящей от существующих покрывающих смесей для получения жиростойкой бумаги, достигается за счет применения вышеуказанной дисперсии наноразмерных частиц биополимерного материала с наиболее выгодным решением оксирированных на основе крахмала, представляющей собой частичную или полную замену фторуглеродных соединений.The main advantage of this paper according to the invention, having increased strength and improved grease resistance, is that increased dry paper strength is achieved by introducing into the pulp a dispersion of nanosized particles of starch-based biopolymer material, and eliminating or reducing the risk to human health posed by existing coating mixtures to obtain grease-resistant paper is achieved through the use of the above dispersion of nanosized particles of biopolymer material rial with the most advantageous solution of oxygenated starch based, which is a partial or complete replacement of fluorocarbon compounds.
По размерам своих частиц, составляющих порядка нескольких сотен нанометров (обычно менее 150 нм), дисперсии наноразмерных частиц биополимерного материала на основе крахмала сопоставимы с размерами фибрилл, представляющих собой связующие элементы между волокнами целлюлозы в бумаге, и поэтому они без труда проникают в бумажную структуру и увеличивают тем самым пространственную плотность межволоконных связей во всем объеме бумажного листа, обуславливая таким образом упрочнение бумаги в сухих условиях при одновременном сохранении ее экологической безвредности.By the size of their particles, which are on the order of several hundred nanometers (usually less than 150 nm), the dispersions of nanosized particles of starch-based biopolymer material are comparable to the sizes of fibrils, which are the connecting elements between the cellulose fibers in paper, and therefore they easily penetrate the paper structure and thereby increasing the spatial density of the inter-fiber bonds in the entire volume of the paper sheet, thus causing hardening of paper in dry conditions while maintaining its ecological harmless harmlessness.
Введение в структуру бумаги дисперсии наноразмерных частиц биополимерного материала на основе крахмала обеспечивает возможность использования широкого ассортимента макулатуры различных категорий качества, например газет и журналов, в том числе макулатуру из категорий низкого качества, содержащую лишь целлюлозное волокно с пониженной прочностью и прошедшее несколько циклов процесса переработки, например бумажных коробок, с возможностью получения при этом высоких прочностных характеристик бумаги. Введение в структуру бумаги крахмального биополимера и увеличение прочности бумаги в сухих условиях обуславливает еще одно преимущество, состоящее в уменьшении удельного веса на единицу площади бумаги, предназначенной для изготовления упаковки, при одновременном сохранении заданной прочности упаковочных изделий, что позволяет снизить расход материалов на производство упаковки и также уменьшить неблагоприятное воздействие на окружающую среду посредством снижения выбросов вредных газов в атмосферу в результате задействования в производственном процессе меньшего количества транспортных средств. При производстве бумажной продукции из макулатуры, экологическая безвредность производимой бумаги возрастает за счет снижения в процессе производства потребления воды, энергии, а также за счет уменьшения выбросов СО2 до уровня, сопоставимого с уровнем выброса углекислого газа, имеющего место при производстве бумаги из первичного целлюлозного волокна, не подвергавшегося переработке в качестве вторсырья.The introduction of a starch-based biopolymer material into the dispersion paper structure enables the use of a wide range of waste paper of various quality categories, such as newspapers and magazines, including waste paper from low-quality categories containing only cellulose fiber with reduced strength and having passed several cycles of the processing process, for example paper boxes, with the possibility of obtaining high strength characteristics of paper. The introduction of starch biopolymer into the paper structure and an increase in the strength of paper in dry conditions leads to another advantage consisting in a decrease in the specific gravity per unit area of paper intended for the manufacture of packaging, while maintaining the specified strength of packaging products, which reduces the consumption of materials for packaging production and also reduce adverse environmental impacts by reducing emissions of harmful gases into the atmosphere as a result of involvement in industrial the manufacturing process of fewer vehicles. In the production of paper products from waste paper, the environmental friendliness of the paper produced increases due to a decrease in water and energy consumption in the production process, as well as due to a reduction in CO 2 emissions to a level comparable to the level of carbon dioxide emission that occurs in the production of paper from primary cellulose fiber not processed as recyclable materials.
Способность дисперсии наноразмерных частиц биополимерного материала на основе крахмала, содержащей первичные частицы с размером от 1 до 750 нанометров, проникать в структуру бумаги, а также ее способность образовывать плотную, жиронепроницаемую пленку после высыхания покрытия, позволяет использовать указанную дисперсию наноразмерных частиц биополимерного материала на основе крахмала без ее включения в состав каких-либо смесей при производстве жиростойкой бумаги и/или совместно с другими материалами, где свойства фторуглеродных соединений, в том числе веществ, увеличивающих жиростойкость покрытия во влажных условиях. Полученные таким образом покрытия позволяют создавать плотную, жиронепроницаемую пленку, выполняющую функцию средства разделения бумажной подложки от упакованных в бумагу пищевых продуктов, которая предотвращает попадание в указанные пищевые продукты волокнистых и минеральных частиц, пленкообразующего крахмала и дисперсии наноразмерных частиц биополимерного материала на основе крахмала способствуют их взаимному перемешиванию и образованию новых видов смесей, объединяющих в себе синергическим образом отдельные преимущества, обусловленные указанными свойствами конкретных материалов, используемых при изготовлении жиростойкой бумаги, открывая тем самым возможность производства и применения жиростойкой бумаги на основе переработанной макулатуры различных категорий качества. Причем, в то же самое время, введение в структуру бумаги дисперсии наноразмерных частиц биополимерного материала на основе крахмала с целью повышения прочности бумаги в сухих условиях содействует закрытию внутренних пор в бумаге и уменьшает впитываемость жиростойкого покрытия в бумажную структуру, повышая тем самым качество покрытия поверхности бумаги и степень жиростойкости с сохранением при этом высокой прочности бумаги, и предоставляет возможность использования универсального состава бумажного сырья даже низкого качества для получения требуемых качественных характеристик упаковки. Введение во внутреннюю структуру бумаги и/или нанесение на ее поверхность дисперсии наноразмерных частиц биополимерного материала на основе крахмала, в чистом виде либо в смеси с прочими материалами, может быть выполнено с использованием технологических приемов, широко распространенных в целлюлозно-бумажной промышленности (нанесение указанной дисперсии с применением ракельных ножей, пленочных прессов, клеильных прессов с затворным валиком, пульверизацией и импрегнацией, и.т.д.), в том числе и с использованием средств, предназначенных для улучшения свойств суспензии покрытия (улучшение реологических свойств и применение водоудерживающих средств).The ability of a dispersion of nanoscale particles of starch-based biopolymer material containing primary particles with a size of 1 to 750 nanometers to penetrate the paper structure, as well as its ability to form a dense, grease-tight film after the coating has dried, allows the use of this dispersion of nanoscale particles of starch-based biopolymer material without its inclusion in the composition of any mixtures in the manufacture of greaseproof paper and / or in conjunction with other materials, where the properties of fluorocarbon compounds phenomena, including substances that increase the grease resistance of the coating in wet conditions. The coatings thus obtained make it possible to create a dense, greaseproof film, which acts as a means of separating the paper substrate from food products packaged in paper, which prevents fibrous and mineral particles, film-forming starch, and dispersion of nanosized particles of starch-based biopolymer material from entering the food products, and facilitate their mutual mixing and the formation of new types of mixtures that combine synergistic individual benefits lovlennye indicated properties of specific materials used in the manufacture of greaseproof paper, thus opening up the possibility of producing and use of greaseproof paper based on recycled waste paper of different quality classes. Moreover, at the same time, the introduction into the paper structure of a dispersion of nanosized particles of starch-based biopolymer material in order to increase the strength of paper in dry conditions helps to close the internal pores in the paper and reduces the absorption of the grease-resistant coating into the paper structure, thereby improving the quality of coating of the paper surface and the degree of fat resistance while maintaining high paper strength, and provides the ability to use a universal composition of paper raw materials of even low quality for teachings required quality characteristics of the packing. Introduction into the internal structure of paper and / or applying on its surface a dispersion of nanosized particles of starch-based biopolymer material, in pure form or in a mixture with other materials, can be carried out using technological methods widely used in the pulp and paper industry (applying this dispersion with the use of doctor blades, film presses, size presses with a shutter roller, atomization and impregnation, etc.), including using means intended To improve the properties of the coating suspension (improved rheological properties and the use of water-retaining means).
Существуют различные способы модификации бумаги, связанные с составом целлюлозного волокна и применением прочих химических добавок в процессе нанесения дисперсии наноразмерных частиц биополимерного материала на основе крахмала с целью повышения прочности бумаги в сухих и влажных условиях, а также для достижения различных степеней жиростойкости и улучшения печатных свойств покрытия, наносимого на поверхность бумаги.There are various ways of modifying paper related to the composition of cellulose fiber and the use of other chemical additives in the process of applying a dispersion of nanosized particles of starch-based biopolymer material to increase paper strength in dry and wet conditions, as well as to achieve various degrees of grease resistance and improve printability of the coating applied to the surface of the paper.
Для реализации своего надлежащего функционального назначения, в предпочтительном варианте осуществления изобретения указанная бумага снабжена, по меньшей мере на одной стороне, нанесенным в количестве от 0,1 до 30 вес.% слоем указанного биополимерного крахмала с размером своих первичных частиц от 1 до 750 нанометров, и при этом поверхность указанной бумаги дополнительно содержит пленкообразующий крахмал в количестве от 0,1 до 15 вес.% и/или производное трифторуксусной кислоты в количестве от 0,01 до 2 вес.%. В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения указанная бумага также содержит вещество на основе полиамидоамин-эпихлоргидриновой смолы в количестве от 0,05 до 0,4 вес.% и при этом она выполнена покрытой по меньшей мере с одной стороны нанесенным слоем в количестве от 1 до 30 вес.% вещества на основе карбоната кальция либо аналогичного ему соединения.In order to realize its proper functional purpose, in a preferred embodiment of the invention, said paper is provided with at least one side deposited in an amount of from 0.1 to 30% by weight with a layer of said biopolymer starch with a primary particle size of from 1 to 750 nanometers, and wherein the surface of said paper further comprises film-forming starch in an amount of from 0.1 to 15% by weight and / or a trifluoroacetic acid derivative in an amount of from 0.01 to 2% by weight. In another preferred embodiment of the invention, said paper also contains a substance based on polyamidoamine-epichlorohydrin resin in an amount of from 0.05 to 0.4 wt.% And at the same time it is made coated with at least one side of the applied layer in an amount of from 1 to 30 wt.% substances based on calcium carbonate or a similar compound.
Примеры осуществления изобретенияExamples of carrying out the invention
Пример 1Example 1
В примере показано получение методом импрегнации бумаги с повышенной прочностью и/или улучшенной жиростойкостью, в соответствии с настоящим изобретением, при этом импрегнацию проводят с бумагой, полученной из макулатурного целлюлозного волокна. Удельный вес на единицу площади используемой в процессе импрегнации бумаги составляет 91 г/м 2 . Импрегнация достигается погружением бумаги в дисперсию наноразмерных частиц биополимерного крахмала с размером первичных частиц от 50 до 90 нанометров. В составе дисперсии для импрегнации содержится вода и наноразмерные частицы биополимерного крахмала, концентрация которого в водной дисперсии для импрегнации составляет 19,8 вес.%. Содержание указанных наноразмерных частиц биополимерного крахмала в структуре импрегнированной бумаги составляет 20,6 вес.%. Результат введения в бумажную структуру наноразмерных частиц биополимерного крахмала проявляется в увеличении прочностных свойств бумаги, выраженных через среднюю разрывную длину (в соответствии со стандартом ISO 1924-2), следующим образом. Средняя разрывная длина неимпрегнированной бумаги составляет 2,4 км; а средняя разрывная длина бумаги после импрегнации составляет 4,3 км. The example shows the production by impregnation of paper with increased strength and / or improved fat resistance, in accordance with the present invention, while the impregnation is carried out with paper obtained from recycled cellulose fiber. The specific gravity per unit area of paper used in the process of impregnation is 91 g / m 2 . Impregnation is achieved by immersion of paper in a dispersion of nanosized particles of biopolymer starch with a primary particle size of from 50 to 90 nanometers. The composition of the dispersion for impregnation contains water and nanosized particles of biopolymer starch, the concentration of which in the aqueous dispersion for impregnation is 19.8 wt.%. The content of these nanosized particles of biopolymer starch in the structure of impregnated paper is 20.6 wt.%. The result of introducing into the paper structure nanoscale particles of biopolymer starch is manifested in an increase in the strength properties of paper, expressed in terms of the average breaking length (in accordance with ISO 1924-2), as follows. The average breaking length of unimpregnated paper is 2.4 km ; and the average breaking length of the paper after impregnation is 4.3 km .
Пример 2Example 2
В примере показано получение методом импрегнации бумаги с повышенной прочностью и/или улучшенной жиростойкостью, в соответствии с настоящим изобретением, при этом импрегнацию проводят с бумагой, полученной из небеленой сульфатной целлюлозы. Удельный вес на единицу площади используемой в процессе импрегнации бумаги составляет 67 г/м2. Импрегнацию проводят с использованием дисперсии наноразмерных частиц биополимерного крахмала с размером первичных частиц от 50 до 90 нанометров. В составе дисперсии для импрегнации содержится вода и наноразмерные частицы биополимерного крахмала, концентрация которого в водной дисперсии для импрегнации составляет 10,3 вес.%. Содержание указанных наноразмерных частиц биополимерного крахмала в структуре импрегнированной бумаги составляет 10 вес.%. Результат введения в бумажную структуру наноразмерных частиц биополимерного крахмала проявляется в увеличении прочностных свойств бумаги, выраженных через среднюю разрывную длину (в соответствии со стандартом ISO 1924-2), следующим образом. Средняя разрывная длина неимпрегнированной бумаги составляет 3,7 км; а средняя разрывная длина бумаги после импрегнации составляет 4,9 км. При отсутствии покрытия, наносимого распылением, прочность данной бумаги выражается через среднюю разрывную длину, составляющую 2,3 км.The example shows the preparation by impregnation of paper with increased strength and / or improved fat resistance, in accordance with the present invention, while the impregnation is carried out with paper obtained from unbleached sulfate pulp. The specific gravity per unit area of paper used in the process of impregnation is 67 g / m 2 . Impregnation is carried out using a dispersion of nanosized particles of biopolymer starch with a primary particle size of from 50 to 90 nanometers. The composition of the dispersion for impregnation contains water and nanosized particles of biopolymer starch, the concentration of which in the aqueous dispersion for impregnation is 10.3 wt.%. The content of these nanosized particles of biopolymer starch in the structure of impregnated paper is 10 wt.%. The result of introducing into the paper structure nanoscale particles of biopolymer starch is manifested in an increase in the strength properties of paper, expressed in terms of the average breaking length (in accordance with ISO 1924-2), as follows. The average breaking length of unimpregnated paper is 3.7 km; and the average breaking length of the paper after impregnation is 4.9 km. In the absence of spray coating, the strength of a given paper is expressed through an average breaking length of 2.3 km.
Пример 3Example 3
В примере показано нанесение в распыляющей струе наноразмерных частиц биополимерного крахмала для получения бумаги с повышенной прочностью и/или улучшенной жиростойкостью, в соответствии с настоящим изобретением. Распыляющую струю направляют на суспензию из целлюлозных волокон на сетке бумагоделательной машины. Концентрация используемой при распылении дисперсии наноразмерных частиц биополимерного крахмала составляет 21,1 вес.%, а размеры первичных частиц указанного крахмала находятся в интервале от 50 до 90 нанометров. Содержание указанных наноразмерных частиц биополимерного крахмала в полученной бумаге составляет 8,5 вес.%, а прочность данной бумаги выражалась через среднюю разрывную длину (в соответствии со стандартом ISO 1924-2), составляющую 4,9 км.The example shows the application in a spray jet of nanosized particles of biopolymer starch to produce paper with increased strength and / or improved fat resistance, in accordance with the present invention. The spray jet is directed to a suspension of cellulose fibers on a paper machine grid. The concentration of the dispersion of nanosized particles of biopolymer starch used in spraying is 21.1 wt.%, And the primary particle sizes of said starch are in the range from 50 to 90 nanometers. The content of these nanosized particles of biopolymer starch in the resulting paper is 8.5 wt.%, And the strength of this paper was expressed through the average breaking length (in accordance with ISO 1924-2) of 4.9 km.
Пример 4Example 4
В примере показано получение методом импрегнации бумаги с повышенной прочностью и/или улучшенной жиростойкостью, в соответствии с настоящим изобретением, при этом импрегнацию проводят с использованием макулатуры в качестве источника сульфатной целлюлозы, характеризующейся удельным весом на единицу площади порядка 86 г/м3 и средней разрывной длиной (в соответствии со стандартом ISO 1924-2) порядка 5 км. Процесс импрегнации проводят с использованием дисперсии для импрегнации, содержашей наноразмерные частицы оксидированного биополимерного крахмала, причем размер указанных частиц крахмала составляет от 50 до 90 нанометров. В составе указанной дисперсии для импрегнации содержится вода и наноразмерные частицы биополимерного крахмала, концентрация которых в водной дисперсии для импрегнации составляет 9,8 вес.%. Содержание указанных наноразмерных частиц биополимерного крахмала в структуре импрегнированной бумаги составляет 8,6 вес.%. При этом средняя разрывная длина бумаги после ее импрегнации с использованием наноразмерных частиц биополимерного крахмала составляет 6,0 км. Кроме того, на модифицированную таким образом бумагу наносится двухстороннее покрытие с использованием покрывающей дисперсии. Указанная покрывающая дисперсия состоит из воды и наноразмерных частиц биополимерного оксидированного крахмала, при этом размеры его первичных частиц предпочтительно находится в интервале значений от 50 до 90 нанометров, а их содержание в водной покрывающей дисперсии составляет 15,8 вес.%. Удельный вес данного двухстороннего покрытия после высушивания составляет 5 г/м 2 . Данная импрегнированная бумага с нанесенным покрытием суммарно содержит наноразмерные частицы биополимерного крахмала в количестве 13,1 вес.%, а жиростойкость такой бумаги (при оценке по методике испытаний ТАРРI T 559 cm-02) соответствует показателю КИТ 4. The example shows the preparation by impregnation of paper with increased strength and / or improved fat resistance, in accordance with the present invention, while the impregnation is carried out using waste paper as a source of sulphate pulp, characterized by a specific gravity per unit area of about 86 g / m3 and an average breaking length (in accordance with ISO 1924-2) about 5 km . The impregnation process is carried out using a dispersion for impregnation containing nanosized particles of oxidized biopolymer starch, and the size of these starch particles is from 50 to 90 nanometers. The composition of the specified dispersion for impregnation contains water and nanosized particles of biopolymer starch, the concentration of which in the aqueous dispersion for impregnation is 9.8 wt.%. The content of these nanosized particles of biopolymer starch in the structure of impregnated paper is 8.6 wt.%. In this case, the average breaking length of paper after its impregnation using nanosized particles of biopolymer starch is 6.0 km . In addition, a double-sided coating is applied to the paper thus modified using a coating dispersion. The specified coating dispersion consists of water and nanosized particles of biopolymer oxidized starch, while the sizes of its primary particles are preferably in the range from 50 to 90 nanometers, and their content in the aqueous coating dispersion is 15.8 wt.%. The specific gravity of this double-sided coating after drying is 5 g / m 2 . This impregnated coated paper contains a total of 13.1 wt.% Nanoparticles of biopolymer starch, and the grease resistance of such paper (as estimated by the TAPPI T 559 cm-02 test method) corresponds to KIT 4.
Пример 5Example 5
В примере показано получение бумаги с повышенной прочностью и/или улучшенной жиростойкостью, в соответствии с настоящим изобретением, при этом для получения указанной бумаги предпочтительно используется макулатура. Исходную бумагу с удельным весом на единицу площади 86 г/м2 и средней разрывной длиной (в соответствии со стандартом ISO 1924-2) 5 км подвергают импрегнации с использованием дисперсии наноразмерных частиц биополимерного крахмала с размером первичных частиц от 50 до 90 нанометров. В составе дисперсии для импрегнации содержится вода и наноразмерные частицы биополимерного крахмала, концентрация которого в водной дисперсии для импрегнации составляет 17,8 вес.%. Содержание указанных наноразмерных частиц биополимерного крахмала в бумаге после высушивания составляет 10,6 вес.%, а средний удельный вес на единицу площади составляет 96 г/м2. Средняя разрывная длина бумаги после описанной импрегнации с использованием дисперсии наноразмерных частиц биополимерного крахмала составляет 6,2 км.The example shows the production of paper with increased strength and / or improved grease resistance, in accordance with the present invention, while waste paper is preferably used to produce said paper. An initial paper with a specific gravity per unit area of 86 g / m 2 and an average breaking length (in accordance with ISO 1924-2) of 5 km is subjected to impregnation using a dispersion of nanosized particles of biopolymer starch with a primary particle size of from 50 to 90 nanometers. The dispersion for impregnation contains water and nanosized particles of biopolymer starch, the concentration of which in the aqueous dispersion for impregnation is 17.8 wt.%. The content of these nanosized particles of biopolymer starch in the paper after drying is 10.6 wt.%, And the average specific gravity per unit area is 96 g / m 2 . The average breaking length of the paper after the described impregnation using a dispersion of nanosized particles of biopolymer starch is 6.2 km.
Далее, на импрегнированную бумагу наносится смесь для создания покрытия; находясь в водной фазе, указанная смесь содержит наноразмерные частицы биополимерного крахмала с размером первичных частиц предпочтительно от 50 до 90 нанометров в количестве 5 вес.%, пленкообразующий крахмал в количестве 7 вес.% и производное трифторуксусной кислоты в количестве 0,15 вес.%. Покрытие наносится с двух сторон с использованием спирального валикового скребка. По отношению к весу содержащей покрытие бумаги, в составе указанного покрытия после высыхания содержатся наноразмерные частицы биополимерного крахмала в количестве 2,05 вес.%, пленкообразующий крахмал в количестве 2,88 вес.% и производное трифторуксусной кислоты в количестве 0,06 вес.%. После нанесения покрытия, средняя разрывная длина бумаги составляет 6,3 км, а жиростойкость такой бумаги (при оценке по методике испытаний ТАРРI T 559 cm-02) соответствует показателю КИТ 5. Next, a mixture is applied to the impregnated paper to create a coating; being in the aqueous phase, this mixture contains nanosized particles of biopolymer starch with a primary particle size of preferably from 50 to 90 nanometers in an amount of 5 wt.%, film-forming starch in an amount of 7 wt.% and a trifluoroacetic acid derivative in an amount of 0.15 wt.%. The coating is applied on both sides using a spiral roller scraper. In relation to the weight of the coated paper, the coating contains, after drying, nanoparticulate biopolymer starch in an amount of 2.05 wt.%, Film-forming starch in an amount of 2.88 wt.% And a trifluoroacetic acid derivative in an amount of 0.06 wt.% . After coating, the average tearing length of the paper is 6.3 km , and the fat resistance of such paper (when evaluated by the TAPPI T 559 cm-02 test method) corresponds to KIT 5.
Пример 6Example 6
В примере показано получение бумаги с повышенной прочностью и/или улучшенной жиростойкостью, в соответствии с настоящим изобретением, причем для получения указанной бумаги предпочтительно используется макулатура. Затем, в бумажную структуру во влажных условиях вводят катионную полиамидоамин-эпихлоргидриновую смолу в количестве 0,14 вес.%, причем достигаемая таким образом прочность бумаги во влажных условиях соответствует 20% прочности бумаги в сухих условиях. Удельный вес этой бумаги на единицу площади составляет 88 г/см2, а средняя разрывная длина (в соответствии со стандартом ISO 1924-2) составляет 5 км. После этого, такую бумагу подвергают импрегнации с использованием дисперсии наноразмерных частиц биополимерного крахмала с размером первичных частиц предпочтительно от 50 до 90 нанометров. В составе дисперсии для импрегнации содержится вода и наноразмерные частицы биополимерного крахмала, концентрация которого в водной дисперсии для импрегнации составляет 17,8 вес.%. Содержание указанных наноразмерных частиц биополимерного крахмала в структуре бумаги после высушивания составляет 10,6 вес.%, а средний удельный вес на единицу площади составляет 96 г/м2. Средняя разрывная длина бумаги после описанной импрегнации с использованием дисперсии наноразмерных частиц биополимерного крахмала составляет 6,2 км.The example shows the production of paper with increased strength and / or improved grease resistance, in accordance with the present invention, and waste paper is preferably used to produce said paper. Then, a cationic polyamidoamine-epichlorohydrin resin in an amount of 0.14 wt.% Is introduced into the paper structure under wet conditions, and the paper strength achieved in this way under wet conditions corresponds to 20% paper strength under dry conditions. The specific gravity of this paper per unit area is 88 g / cm 2 , and the average breaking length (in accordance with ISO 1924-2) is 5 km. After that, such paper is subjected to impregnation using a dispersion of nanosized particles of biopolymer starch with a primary particle size of preferably from 50 to 90 nanometers. The dispersion for impregnation contains water and nanosized particles of biopolymer starch, the concentration of which in the aqueous dispersion for impregnation is 17.8 wt.%. The content of these nanosized particles of biopolymer starch in the paper structure after drying is 10.6 wt.%, And the average specific gravity per unit area is 96 g / m 2 . The average breaking length of the paper after the described impregnation using a dispersion of nanosized particles of biopolymer starch is 6.2 km.
Далее, на импрегнированную бумагу наносится двухстороннее покрытие с использованием покрывающей дисперсии. В составе указанной дисперсии для создания покрытия содержатся наноразмерные частицы оксидированного биополимерного крахмала с размером первичных частиц предпочтительно от 50 до 90 нанометров, причем их содержание в указанной водной дисперсии для создания покрытия составляет 16,7 вес.%. После нанесения покрытия, данная бумага суммарно содержит наноразмерные частицы биополимерного крахмала в количестве 15,7 вес.%, а средняя разрывная длина такой бумаги составляет 6,3 км, причем жиростойкость бумаги (при оценке по методике испытаний ТАРРI T 559 cm-02) соответствует показателю КИТ 5. Next, a double-sided coating is applied to the impregnated paper using a coating dispersion. The composition of the specified dispersion to create a coating contains nanosized particles of oxidized biopolymer starch with a primary particle size of preferably from 50 to 90 nanometers, and their content in the specified aqueous dispersion to create a coating is 16.7 wt.%. After coating, this paper in total contains nanosized particles of biopolymer starch in an amount of 15.7 wt.%, And the average breaking length of such paper is 6.3 km , and the grease resistance of the paper (when evaluated according to the TAPPI test method T 559 cm-02) corresponds to KIT indicator 5.
Пример 7Example 7
В примере показано получение бумаги с повышенной прочностью и/или улучшенной жиростойкостью, в соответствии с настоящим изобретением, при этом для получения указанной бумаги предпочтительно используется макулатура. При этом, в структуру исходной бумаги с удельным весом на единицу площади 86 г/м2 во влажных условиях вводят катионную полиамидоамин-эпихлоргидриновую смолу в количестве 0,14 вес.%, причем достигаемая таким образом прочность бумаги во влажных условиях соответствует 20% прочности бумаги в сухих условиях. Жиростойкость поверхности данной бумаги достигается посредством нанесения на нее двухстороннего покрытия с использованием покрывающей смеси, содержащей воду и оксидированные наноразмерные частицы биополимерного крахмала с размером первичных частиц предпочтительно от 50 до 90 нанометров, причем их содержание в покрывающей смеси составляет 5,5 вес.%. После нанесения указанной смеси для создания покрытия на бумажной поверхности, данная бумага в структуре и на поверхности суммарно содержит наноразмерные частицы биополимерного крахмала в количестве 5,7 вес.%, а жиростойкость бумаги (при оценке по методике испытаний ТАРРI T 559 cm-02) соответствует показателю КИТ 2.The example shows the production of paper with increased strength and / or improved grease resistance, in accordance with the present invention, while waste paper is preferably used to produce said paper. In this case, a cationic polyamidoamine-epichlorohydrin resin in the amount of 0.14 wt.% Is introduced into the structure of the original paper with a specific gravity per unit area of 86 g / m 2 in wet conditions, and thus achieved paper strength in wet conditions corresponds to 20% of the paper strength in dry conditions. The grease resistance of the surface of this paper is achieved by applying a two-sided coating to it using a coating mixture containing water and oxidized nanosized particles of biopolymer starch with a primary particle size of preferably from 50 to 90 nanometers, and their content in the coating mixture is 5.5 wt.%. After applying the specified mixture to create a coating on a paper surface, this paper in the structure and on the surface in total contains nanosized particles of biopolymer starch in an amount of 5.7 wt.%, And the grease resistance of the paper (when evaluated by the TAPPI test method T 559 cm-02) corresponds to KIT indicator 2.
Пример 8Example 8
В примере показано получение бумаги с повышенной прочностью и/или улучшенной жиростойкостью, в соответствии с настоящим изобретением и согласно примера 6, на поверхность которой нанесено одностороннее покрытие, причем в дополнение к дисперсии из наноразмерных частиц биополимерного крахмала используется также еще и пигмент на основе карбоната кальция, улучшающий печатные свойства указанной бумаги. Содержание этого пигмента составляет 5 вес.% от веса бумаги.The example shows the production of paper with increased strength and / or improved fat resistance, in accordance with the present invention and according to example 6, on the surface of which a single-sided coating is applied, and in addition to the dispersion of nanosized particles of biopolymer starch, calcium carbonate pigment is also used that improves the printing properties of the specified paper. The content of this pigment is 5 wt.% Of the weight of the paper.
Вышеприведенные примеры имеют сугубо пояснительный характер и не охватывают всех возможных вариантов осуществления изобретения.The above examples are purely explanatory in nature and do not cover all possible embodiments of the invention.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Бумага с повышенной прочностью и/или улучшенной жиростойкостью характеризуется применимостью в промышленности для изготовления бумажных изделий, в частности для изготовления такой продукции как упаковочная бумага, предназначенная для упаковки пищевых продуктов и широкой номенклатуры промышленных материалов, содержащих в различных количествах жиры и воду, а также для изготовления бумажных пакетов, предназначенных для упаковки в них продукции предназначенной для покупателей на предприятиях розничной торговли, рекламных пакетов либо пакетов для мусорных корзин, пригодных для повторного использования.Paper with increased strength and / or improved grease resistance is characterized by industrial applicability for the manufacture of paper products, in particular for the manufacture of products such as packaging paper, intended for packaging food products and a wide range of industrial materials containing various amounts of fats and water, as well as the manufacture of paper bags intended for packaging in them products intended for buyers at retail enterprises, advertising packages or wastebaskets packages suitable for reuse.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2014-363A CZ2014363A3 (en) | 2014-05-27 | 2014-05-27 | Paper with enhanced strength and enhanced resistance to fats |
| CZPV2014-363 | 2014-05-27 | ||
| PCT/CZ2015/000048 WO2015180699A1 (en) | 2014-05-27 | 2015-05-21 | Paper with enhanced strength and enhanced resistance to fats |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016151196A RU2016151196A (en) | 2018-06-28 |
| RU2016151196A3 RU2016151196A3 (en) | 2018-06-28 |
| RU2665514C2 true RU2665514C2 (en) | 2018-08-30 |
Family
ID=52705827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016151196A RU2665514C2 (en) | 2014-05-27 | 2015-05-21 | Paper with increased strength and improved fat resistance |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10851497B2 (en) |
| EP (1) | EP3152361A1 (en) |
| CN (2) | CN114717871A (en) |
| CZ (1) | CZ2014363A3 (en) |
| RU (1) | RU2665514C2 (en) |
| WO (1) | WO2015180699A1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102016106852B4 (en) | 2016-04-13 | 2019-01-17 | Delfortgroup Ag | Packaging paper for food and related manufacturing process |
| CN107815925A (en) * | 2017-10-29 | 2018-03-20 | 福建希源纸业有限公司 | A kind of production method of the grease proofing onionskin of biopolymer |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000069916A1 (en) * | 1999-01-25 | 2000-11-23 | Ato B.V. | Biopolymer nanoparticles |
| EP1176255A1 (en) * | 2000-07-24 | 2002-01-30 | The Dow Chemical Company | Use of starch dispersions as binder in coating compositions and process for preparing the starch dispersions |
| RU2422574C1 (en) * | 2007-12-21 | 2011-06-27 | Техноцелль Декор Гмбх Унд Ко. Кг | Paper base to make materials for formation of decorative coating |
| US20110171385A1 (en) * | 2010-01-08 | 2011-07-14 | Lokendra Pal | Coating compositions including starch nanoparticles |
Family Cites Families (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE264927C (en) * | ||||
| US264927A (en) * | 1882-09-26 | cassel | ||
| US3350221A (en) * | 1964-02-06 | 1967-10-31 | Kendall & Co | Process for making filter-sheet material |
| US3902959A (en) * | 1973-10-16 | 1975-09-02 | Westvaco Corp | Antistatic code paper |
| JPH0827695A (en) * | 1994-07-11 | 1996-01-30 | New Oji Paper Co Ltd | Production of coated paper |
| US5776619A (en) * | 1996-07-31 | 1998-07-07 | Fort James Corporation | Plate stock |
| US6887525B2 (en) * | 2000-06-30 | 2005-05-03 | 3M Innovative Properties Company | Insulation material for use in high-frequency electronic parts |
| EP1176254A1 (en) * | 2000-07-24 | 2002-01-30 | The Dow Chemical Company | Use of dispersions of crosslinked cationic starch in papermaking |
| US6626807B1 (en) * | 2000-11-17 | 2003-09-30 | Total Tiger, Inc. | Exercise equipment |
| US7691231B2 (en) | 2003-07-07 | 2010-04-06 | Nippon Paper Industries Co., Ltd. | Newsprint paper treated with cationic surface sizing agent |
| JP2006183221A (en) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Oji Paper Co Ltd | Oil-resistant paper |
| US20060254737A1 (en) | 2005-05-16 | 2006-11-16 | Anderson Kevin R | Cationic crosslinked starch containing starch compositions and use thereof |
| US8017249B2 (en) * | 2007-02-13 | 2011-09-13 | Tate & Lyle Ingredients Americas Llc | Starch-containing compositions for use in imparting oil or grease resistance to paper |
| DE102007030102B4 (en) * | 2007-06-28 | 2019-10-31 | Schoeller Technocell Gmbh & Co. Kg | prepreg |
| US20090173775A1 (en) * | 2008-01-04 | 2009-07-09 | Dixie Consumer Products Llc | Disposable pressware prepared from paperboard sized with nano starch |
| EP2148003A1 (en) * | 2008-07-22 | 2010-01-27 | Mühle Rüningen GmbH & Co. KG | Process for the production of a modified starch containing product, modified starch containing product obtainable by that process and use thereof in paper manufacture |
| CN102333829B (en) * | 2008-12-30 | 2014-07-16 | 谢菲尔德哈勒姆大学 | Biopolymer based barrier material and method for making the same |
| US20100291822A1 (en) * | 2009-05-18 | 2010-11-18 | Anil Netravali | Starch based composites and process of manufacture |
| WO2011084692A1 (en) * | 2009-12-21 | 2011-07-14 | Ecosynthetix Inc. | Methods of using biobased latex binders for improved printing performance |
| WO2011113119A1 (en) * | 2010-03-19 | 2011-09-22 | Fibria Celulose S/A | Process for the treatment of cellulose pulps, cellulose pulp thus obtained and use of biopolymer for treating cellulose pulps |
| CN102532328B (en) * | 2011-12-14 | 2015-11-25 | 金东纸业（江苏）股份有限公司 | Starch Based Pigments and preparation method thereof, applies coating and the White Board of this Starch Based Pigments |
| CN102517991B (en) * | 2011-12-31 | 2014-05-14 | 上海东升新材料有限公司 | Modified starch for surface sizing of paper, as well as preparation method and application of modified starch |
| FI124234B (en) * | 2012-03-23 | 2014-05-15 | Kemira Oyj | Method for dissolving cationic starch, papermaking agent and its use |
| EP2855609B1 (en) | 2012-05-31 | 2018-05-02 | Lantmännen ek för | A fiber-based substrate provided with a coating based on biopolymer material and a method of producing it |
| KR101422268B1 (en) * | 2012-07-26 | 2014-07-22 | 이진오 | A Process for Preparing Eco-friendly Paper |
| CN103061205A (en) * | 2012-12-16 | 2013-04-24 | 中冶美利浆纸有限公司 | Preparation process of food-level oil-proof paperboard |
| MX2015008101A (en) * | 2012-12-19 | 2016-04-25 | Georgia Pacific Chemicals Llc | Blends of polymers as wet strengthening agents for paper. |
| CN103147350B (en) * | 2013-03-13 | 2016-06-08 | 金红叶纸业集团有限公司 | Paper and preparation method thereof |
| CN103435855B (en) * | 2013-09-05 | 2015-07-15 | 长沙理工大学 | Preparation method of nano cationic starch |
| CN103496151B (en) * | 2013-10-10 | 2015-06-17 | 长沙理工大学 | Preparation method of nano starch for papermaking coating |
| RU2677150C1 (en) * | 2015-02-04 | 2019-01-15 | Альстром-Мунксьё Деттинген Гмбх | Composition and method for obtaining pre-impregnated decorative base paper containing biopolymer nanoparticles |
-
2014
- 2014-05-27 CZ CZ2014-363A patent/CZ2014363A3/en unknown
-
2015
- 2015-05-21 EP EP15741718.9A patent/EP3152361A1/en active Pending
- 2015-05-21 CN CN202210378400.0A patent/CN114717871A/en active Pending
- 2015-05-21 CN CN201580028415.2A patent/CN106574443A/en active Pending
- 2015-05-21 US US15/314,391 patent/US10851497B2/en active Active
- 2015-05-21 WO PCT/CZ2015/000048 patent/WO2015180699A1/en active Application Filing
- 2015-05-21 RU RU2016151196A patent/RU2665514C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000069916A1 (en) * | 1999-01-25 | 2000-11-23 | Ato B.V. | Biopolymer nanoparticles |
| EP1176255A1 (en) * | 2000-07-24 | 2002-01-30 | The Dow Chemical Company | Use of starch dispersions as binder in coating compositions and process for preparing the starch dispersions |
| RU2422574C1 (en) * | 2007-12-21 | 2011-06-27 | Техноцелль Декор Гмбх Унд Ко. Кг | Paper base to make materials for formation of decorative coating |
| US20110171385A1 (en) * | 2010-01-08 | 2011-07-14 | Lokendra Pal | Coating compositions including starch nanoparticles |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016151196A (en) | 2018-06-28 |
| CZ305000B6 (en) | 2015-03-18 |
| RU2016151196A3 (en) | 2018-06-28 |
| WO2015180699A1 (en) | 2015-12-03 |
| CN114717871A (en) | 2022-07-08 |
| US20170191221A1 (en) | 2017-07-06 |
| CN106574443A (en) | 2017-04-19 |
| EP3152361A1 (en) | 2017-04-12 |
| CZ2014363A3 (en) | 2015-03-18 |
| US10851497B2 (en) | 2020-12-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2763271C1 (en) | Paper and cardboard products | |
| JP7097356B2 (en) | How to Form a Coating Layer Containing Microfibrillated Cellulose | |
| US10760219B2 (en) | Light packaging paper for food having improved resistance to fats | |
| US9365978B2 (en) | Process for producing a dispersion comprising nanoparticles and a dispersion produced according to the process | |
| CN102926278B (en) | A kind of grease proofing coated white cardboard and production technology thereof | |
| JP5905025B2 (en) | Recycling waste coating paint | |
| CN107109797A (en) | Environmentally friendly food wrapper | |
| US20160145480A1 (en) | Water, grease and heat resistant bio-based products and method of making same | |
| Salas et al. | Nanocellulose applications in papermaking | |
| BR112015008089B1 (en) | OIL-IN-WATER EMULSION OF ALKENYL SUCCINIC ANHIDRIDE AND DIALYLAMINAACRYLAMIDE COPOLYMER AND PAPER GLUING METHOD THAT COMPRISES ADDING SUCH EMULSION TO THE PAPER MANUFACTURING PROCESS | |
| CN108130797A (en) | A kind of light basis weight exempts from the preparation method of waxing functional food wrapping paper | |
| ES2308803T3 (en) | METHOD FOR FORMING A TRANSPARENT COATING AND REDUCING GAS PERMEABILITY FOR A CONTINUOUS SHEET OF PAPER OR CARTON AND FORMULATION OF THE COATING FOR THE METHOD. | |
| US11840455B2 (en) | Mineral compositions | |
| RU2665514C2 (en) | Paper with increased strength and improved fat resistance | |
| CA3085919A1 (en) | Process for production of film comprising microfibrillated cellulose | |
| CN103397567B (en) | Paper technology | |
| JP5143339B2 (en) | Paper and cardboard manufacturing method | |
| Dulany et al. | Papermaking additives | |
| SK165099A3 (en) | Method for making paper using a gelling system | |
| JP4324073B2 (en) | Filler pretreatment method, paper blended with the same, and paper production method | |
| CZ27280U1 (en) | Paper of enhanced strength and increased resistance to fats | |
| KR20170096245A (en) | Registry for security documents | |
| KR20220022812A (en) | Eco-friendly Composition for paper coating comprising CNF | |
| Song et al. | Effects of zein emulsion application on improving the water and water vapour barrier properties of paper | |
| Zakrajšek et al. | The influence of modified starch on the process water quality in papermaking and the paper properties |